Поплавковый расходомер

оюз соВетскихОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 830456 А 9) 1 Г 9/О Т ЛЬСТВ ении под- НОСТЬ ИЗО- азмещены ым устройновлен на общающиканалом и ход датчисо счетчиогиашиГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТН,1 ЕДОМСТВО СССРТоспАтент сссР) ПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИ(71) Проектно-конструкторский и техноческий экспериментальный институт мнастроения(5 б) 1, Авторское свидетельство СССРМ 129356, кл. 6 01 Г 9/00, 1959,2. Авторское свидетельство СССРМ 1329330, кл. 6 01 Г 9/00, 1984.3. Авторское свидетельство СССРМ 1302144, кл, 6 01 Г 9/00, 1984. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения расхода жидкости массовым способом, в частности для определения подачи насосов.Целью изобретения, является повыше-.ние надежности работы расходомеров.На фиг,1 приведена схема поплавкового расходомера жидкости с поплавком в ненагруженном состоянии; на фиг.2 - поплавок в состоянии нагружения одной навеской; на фиг.3 - поплавок в состоянии нагружения двумя навесками.Поплавковый расходомер жидкости (см,фиг.1) состоит из емкости 1, размещенного в ней поплавка 2, установленного при помощи трех направляющих стержней 3 в направляющих втулках 4, две из которых закреплены в кронштейне 5, а одна - в седле 6, Причем все стержни расположены на разных осях, не совпадающих между собой.Крышка 7 поплавка 2 соединена с кронштейном 5 при помощи пружины растяжения 8. На крышке 8 установлен флажок 9 датчика положения 10. Каналом 11 емкость 1 соеди(54) ПОПЛАВКОВЫЙ РАСХОДОМЕ(57) Использование: при определ ачи жидкости к потребителю. Сущ бретения. в полом поплавке р навески, связанные с позиционн ством нагружения, Поплавок уста седле с боковыми прорезями, со ми полость корпуса с напорным сливным каналом с клапаном. Вы ка положения поплавка соединен ком и входом. 1 з.п, ф-лы, 3 ил. нена с напорным каналом 12 и сливным каналом 13, На свободном конце канала 13 установлен клапан 14, соединенный с исполнительным устройством 15.Внутри поплавка вдоль его оси через отверстие 16 (фиг.2) в кронштейне 5 и отверстие 17 (фиг.2) в крышке 7 проходит нить 18 с малой упругостью, например, многожильная полиамидная, на которой закреплены навески 19 и 20. На нижней навеске 19 выполнены центрирующие, например конические, поверхности 21 (фиг,1) и 22 (фиг,2), одна из ко орых (19) центрирует навеску 20 относительно оси поплавка 2 при ее опускании на центрирующую поверхность 23 (фиг.1) поплавка 2, а другая 22 (см.фиг.2) служит центрирующей поверхностью для навески 20. На навеске 20(см.фиг,2) выполнены центрирующие поверхности 24 и 25, одйа из которых(24) центрирует навеску 20, а другая (25) может являться центрирующей поверхностью при закреплении на нити 18 дополнительной навески. Нить 8 проходит через блок 26 и закреплена в позиционном нагрузочном устройстве 27,(5) Блок управления 28 электрически связан с исполнительным устройством 15, позиционным нагрузочным устройством 27, счетчиком импульсов 29, датчиком положения 10, который в свою очередь связан со счетчиком импульсов 29,Поплавковый расходомер жидкости работает следующим образом.При поступлении жидкости в расходомер при открытом клапане 14 происходит свободный вылив жидкости из сливного канала 13, Уровень жидкости в емкости 1 по закону сообщающихся сосудов находится на линии А-А, называемой "нулевым уровнем", Вследствие недостаточноо падьемной силы, действующей на поплавок 2 со стороны жидкости, находящейся в емкости, он опирается на седло б, Навески 19 и 20 находятся в поднятом состоянии, Нить 18 и ее участок 30 вытянуты силой тяжести навесок 19 и 20, Пружина 8 в случае применения пружины растяжения, растянута, а в случае применения пружины сжатия - сжата под действием силы тяжести (веса) поплавка 2.По сигналу "Замер" с блока управления 28 исполнительное устройство 15 закрывает клапан 14, Начинается наполнение емкости 1, При достижении уровня жидкости в емкости 1, соответствующей линии Б-Б, сила Едействующая со стороны жидкости на поплавок 2, становится равной весу Р поплавка 2 за вычетом усилия Епр пружины 8 Поплавок 2 начинает подниматься. При этом флажок 9 пересекает зону срабатывания датчика положения 10. Датчик 10 выдает сигнал на счетчик импульсов 29, например счетчик времени или счетчик циклов, Начинается счет импульсов. Датчик 10 выдает сигнал также на блок управления 28, который в свою очередь выдает сигнал на позиционное нагруэочное устройство 27. В зависимости от команды, поданной с блока управления 28, позиционное нагрузочное устройство 27 передвигает нить 18 на определенную позицию и нагружает поплавок 2 одной, двумя либо другим числом навесок в зависимости от поданной команды и числа закрепленный на нити 18 навесок, При нагружении поплавка одной навеской 19 навеска 20 продолжает натягивать нить 18,а участок нити 30 между навесками 19 и 20 искривляется (см,фиг.2). При этом воздействие сил упругости на поплавок 2 со стороны участка нити ЗО не имеет места, т.к. силы упругости применяемой нити пренебрежительно малы, После нагружения поплавка 2 сила тяжести, воздействующая со стороны нагруженного поплавка 2 на жидкость, превышает выталкивающую силу, действующую со стороны жидкости, и поплавок 2, направляемый стержнями 3 относительно втулки 4, садится на седло 6, Накопление импульсов в счетчике импульсов 29 продолжается, При достижении. уровня жидкости, соответствующей линии В-В, сила Е 1, действующаясо стороны жидкости на нагруженный поплавок 2, становится равной весу поплавка 2 и весу навески 19 за 15 вычетом усилия Епр пружины 8. где вн 1 - масса навески 19;9 - ускорение силы тяжести,Поплавок начинает всплывать. Флажок9 пересекает зону срабатывания датчика 10в том же положении, при котором произошло срабатывание датчика 10 при подъемепоплавка 2 без нагрузки. Датчик 10 выдаетсигнал на счетчик импульсов 29 на блок управления 28, Накопление импульсов прекращается. Блок управления 28 выдаетсигнал в позиционное нагрузочное устройЗО ство 27 и на исполнительное устройство 14,Навески 19 и 20 поднимаются в исходноеположение, Клапан 15 открывается. Жидкость через каналы 11 и 13 сливается иземкости 1 до уровня А-А.35. Разность сил в момент всплытия поплавка 2 с нагрузкой и без нагрузки будетравна Еа 1 Еа = Р + пн 1 Я Епр (Р Епр) (3)40 или, обозначив Га 1 - Еа = ЛЕ 1, имеем Еа - зто сила действия жидкости на поплавок в объеме погруженной части поплавка по линии Б-Б без нагрузки Еа = и фр.я,50где Чп - объем погруженной части поплавкабез нагрузки;Р- удельная масса жидкости: яь, (б)где Яп - площадь сечения поплавка;Ь - глубина погружения поплавка, соответствующая уровню жидкости на линии Б-Б,(10) или Яп р (г - г) = внили Бп Жгрвн(17) Для навесок, закрепленных на нити, (14) 30 измеренная масса жидкости будет составлять: вжг=ЧжЗкЮ 1 р= гпжРа - это сила действия жидкости на поплавок в объеме погруженной части поплавка с нагружением навеской 19; где Чп - объем нагруженной части поплавкапо линии В-В с нагружением навеской 19 Подставляя (7) и (10) в (4),получаемЯпгг р. 9 - Япгг9 = пгн. 9 (11) За период замера между уровнями Б-Би В-В в емкость была залита масса жидкостипгж равная где Чж - объем залитой жидкости между уровнями Б-Б и В-В,Чж = ЯпгПг:Як - площадь кольцевой поверхности жидкости между наружной поверхностью поплавка 2 и внутренней поверхностью емкОсти 1.Выражая Чж через Як и ЛЬ, получим Разделим выражение (13) на (15) и послепреобразований получим Из выражения (16) следует,. что масса взвешенной жидкости тж за период изменения при нагружении поплавка одной навеской равна произведению массы навески вн на отношение площади кольцевой поверхности, находящейся между наружной поверхностью поплавка 2 и внутренней поверхностью емкости 1, к площади сечения поплавка 2,Для вычисления расхода испытуемого объекта, например подачи насоса, необходимо измеренную мессу вжг.отнести к накопленному в счетчике импульсов 29 времени либо количеству циклов.Для случая замера расхода при нагрузке поплавка двумя навесками блоком управ ления задается команда на нагружениепоплавка двумя навесками. В остальном работа расходомера аналогична его работе при замере расхода одной навески.После первого всплытия поплавка 2 на вескэ 19 (см.фиг.З) по команде из блока управления Я 8 опускается на центрирующую поверхность 23 поплавка 2, а навеска 20 своей центрирующей поверхностью 24 садится на центрирующую поверхность 22 на вески 19. Участок нити 30 между навесками19 и 20 искривляется, а нить 18 между блоком 26 и нэвеской 20 провисает. После второго всплытия поплавка при заполнении жидкостью объема до уровня Г-Г блока уп равления 28 дает команду на подьем навесок 19 и 20 в исходное положение, а клапан 14 открывается. Масса жидкости, измеренная расходомером двух навесок, по аналогии с формулой (16) будет составлять Яквжп = (гпн + пгн 2 + " + внп ) - (18)Яп 35Подача испытуемого насоса для и навесок вычисляется как отношение измеренной массы к накопленному времени или накопленным циклам.Применение расходометра поэволитупростить его конструкцию, расширить диапазон измерения, а также уменьшить габариты емкости,Формула. изобретения 1. Поплавковый расходомер жидкости, содержащий напорный канал, разветвленный на сливной канал с клапаном, исполнительным органом и блоком управления и на полость резервуара, внутри которого на направляющих установлен полый поплавок, снабженный грузовыми навесками, сопряженными с устройством нагружения, связанным с блоком управления, бесконтактный датчик положения поплавка и счетчик импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы, грузовые навески установлены внутри пологопоплавка на отрезках нити последовательно и с зазором между собой, поплаво днищем установлен на введенном седле, направляющие выполнены в виде параллельных стержней, при этом напорный канал сообщен с полостью резервуара через его днище и прорези в седле, выход датчика положения соединен со счетчиком импульсов и входом блока управления, а навески, поплавок и седЛо снабжены центрирующими элементами, причем устройство нагружения выполнено позиционным с числом рабочих позиций, равным числу грузовых навесок.5 2. Расходомер по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что поплавок связан с резервуаром упругим элементом, компенсирующим вес поплавка, и выполненным в виде пружин сжатия и растяжения,1830456 тор М, Петрова еда ктор ФПроизводственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина1 319ИИПИ Гос Составитель Е, ПодымовТехред М.Моргентал К Тираж Подписноевенного комитета.по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113033, Москва, Ж, Раушская наб., 4%